Étapes d'équilibrage d'essai, exemples et exercices

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Charles McCarthy
Étapes d'équilibrage d'essai, exemples et exercices

le essai et erreur Il consiste en une méthode d'essais et d'erreurs qui vise à garantir que la conservation de la matière est remplie dans une équation chimique pour une réaction donnée; c'est-à-dire pour égaliser les nombres d'atomes des réactifs et des produits. Ainsi, les atomes ne disparaîtront pas ou ne seront pas créés à partir de rien..

En fonction de la précipitation, il s'agit généralement d'une opération divertissante, renforçant la compréhension des coefficients stœchiométriques et des indices. Bien que cela puisse ne pas en avoir l'air, les essais et erreurs impliquent la maîtrise de nombreux concepts, appliqués presque inconsciemment pour ceux qui se mêlent à la chimie..

Équilibrer une équation chimique par essais et erreurs, c'est comme essayer de niveler une bascule en l'air. Image par michael maggiore de Pixabay

Ainsi, l'équilibrage ressemble à l'effort qui serait fait pour niveler une bascule (ou une bascule), de sorte qu'aucune des extrémités ne tombe d'un côté tandis que l'autre se lève. Une échelle illustre parfaitement cela.

Comme vous avez l'expérience, cet équilibrage peut même se faire mentalement, à condition que l'équation chimique ne soit pas trop compliquée. Un mauvais swing ruine complètement l'interprétation d'une réaction, il est donc essentiel de le faire calmement pour éviter les erreurs alimentaires.

Index des articles

  • 1 étapes
    • 1.1 Écrire l'équation déséquilibrée
    • 1.2 Revoir les coefficients stœchiométriques et les indices
    • 1.3 Équilibrez d'abord les atomes dans la plus petite proportion
    • 1.4 Équilibre par les atomes d'oxygène
    • 1.5 Équilibrer enfin les atomes d'hydrogène
  • 2 exemples
  • 3 exercices
    • 3.1 Exercice 1
    • 3.2 Exercices 2
    • 3.3 Exercice 3
    • 3.4 Exercice 4
  • 4 Références

Pas

Écrivez l'équation déséquilibrée

Indépendamment de ce à quoi l'équilibrage est nécessaire, vous devez toujours commencer par l'équation déséquilibrée à portée de main. De même, il est important d'être clair sur ses éléments. Supposons l'équation chimique suivante:

A + B → 3C + D

Où les espèces A, B, C et D sont moléculaires. Cette équation ne peut pas être équilibrée car elle ne nous dit rien sur ses atomes. Les atomes sont équilibrés, pas les molécules.

A, B et D ont un coefficient stoechiométrique de 1, tandis que C de 3. Cela signifie qu'une molécule ou mole de A réagit avec une molécule ou mole de B, pour produire 3 molécules ou moles de C, et une molécule ou mole de D.Lorsque nous montrons les atomes, nous introduisons les indices stoechiométriques.

Examiner les coefficients stœchiométriques et les indices

Supposons maintenant l'équation suivante:

CH4 + OU ALORSdeux → COdeux + HdeuxOU ALORS

Les indices stoechiométriques nous disent combien d'atomes de chaque élément composent une molécule, et ils sont reconnus parce qu'ils sont les plus petits nombres sur le côté droit d'un atome. Par exemple, CH4 il a un atome de carbone (bien que le 1 ne soit pas placé) et quatre atomes d'hydrogène.

Équilibrez d'abord les atomes dans la plus petite proportion

Selon l'équation déséquilibrée ci-dessus, le carbone est l'atome mineur: il fait partie d'un seul réactif (CH4) et un seul produit (COdeux). Si observé, il y a un atome de C à la fois du côté des réactifs et des produits.

Équilibre par les atomes d'oxygène

CH4 + OU ALORSdeux → COdeux + HdeuxOU ALORS

2 O 3 O

On ne peut pas changer les indices, mais seulement les coefficients stoechiométriques afin d'équilibrer une équation. Il y a plus d'oxygène sur le côté droit, nous essayons donc d'ajouter un coefficient à l'Odeux:

CH4 + 2Odeux → COdeux + HdeuxOU ALORS

4 ou 3

Nous ne voulons pas affecter le coefficient COdeux car cela déséquilibrerait les atomes de C. On change alors le coefficient de HdeuxOU ALORS:

CH4 + 2Odeux → COdeux + 2HdeuxOU ALORS

4 OU 4O

Enfin équilibrer les atomes d'hydrogène

Une fois que nous avons équilibré les atomes d'oxygène, nous équilibrons finalement les atomes d'hydrogène. Plusieurs fois, ceux-ci restent par eux-mêmes équilibrés à la fin.

CH4 + 2Odeux → COdeux + 2HdeuxOU ALORS

4H 4H

Et donc l'équation a été équilibrée par essais et erreurs. L'ordre de ces étapes n'est pas toujours respecté.

Exemples

Des équations équilibrées sont présentées ci-dessous pour vérifier que le nombre de ses atomes est égal des deux côtés de la flèche:

SWdeux + 2Hdeux → S + 2HdeuxOU ALORS

P4 + 6Fdeux → 4PF3

2HCl → Hdeux + Cldeux

C + Odeux → COdeux

Exercices

Certains exercices proposés seront résolus ci-dessous. Dans certains d'entre eux, on verra qu'il est parfois commode de briser l'ordre des étapes et d'équilibrer l'atome minoritaire en dernier..

Exercice 1

Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:

SW3 → SOdeux + OU ALORSdeux

1S 1S

3 OU 4O

Il est important de souligner que les coefficients multiplient les indices pour nous donner le nombre total d'atomes pour un élément. Par exemple, 6Ndeux nous donne un total de 12 atomes N.

Le soufre au début est déjà équilibré, nous continuons donc avec l'oxygène:

3 O 4 O

Nous sommes obligés de changer le coefficient en SO3 pour équilibrer les oxygènes du côté gauche:

2SO3 → SOdeux + OU ALORSdeux

6 O 4 O

2S S

Nous nous intéressons maintenant à équilibrer les atomes de soufre avant les atomes d'oxygène:

2SO3 → 2SOdeux + OU ALORSdeux

2S 2S

6 OU 6O

Notez que les atomes d'oxygène ont été laissés équilibrés par eux-mêmes à la fin.

Exercices 2

Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:

CH4 + HdeuxO → CO + Hdeux

Les carbones et les oxygènes sont déjà équilibrés, pas de la même manière que les hydrogènes:

6H 2H

Il suffit de modifier le coefficient en Hdeux pour avoir plus d'hydrogènes à droite:

CH4 + HdeuxO → CO + 3Hdeux

6H 6H

Et l'équation est totalement équilibrée.

Exercice 3

Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:

CdeuxH4 + OU ALORSdeux → COdeux + HdeuxOU ALORS

Nous recommençons à équilibrer le carbone:

CdeuxH4 + OU ALORSdeux → 2COdeux + HdeuxOU ALORS

2C 2C

2O 5O

4H 2H

Notez que cette fois, il est plus facile d'équilibrer les hydrogènes d'abord que les oxygènes:

CdeuxH4 + OU ALORSdeux → 2COdeux + 2HdeuxOU ALORS

4H 4H

2O 6O

Maintenant oui, on modifie le coefficient de Odeux pour équilibrer les oxygènes:

CdeuxH4 + 3Odeux → 2COdeux + 2HdeuxOU ALORS

6O 6O

Et l'équation est déjà équilibrée.

Exercice 4

Enfin, une équation difficile sera équilibrée par essais et erreurs:

Ndeux + HdeuxO → NH3 + NE PAS

Les azotes et les oxygènes sont déjà équilibrés, mais les hydrogènes ne le sont pas:

2H 3H

Essayons de changer le coefficient de HdeuxO et NH3:

Ndeux + 3HdeuxO → 2NH3 + NE PAS

6H 6H

3O O

2N 3N

Par essais et erreurs, nous faisons varier le coefficient de NO:

Ndeux + 3HdeuxO → 2NH3 + 3) NON

6H 6H

3O 3O

2N 5N

Et maintenant, les azotes sont déséquilibrés. Ici, il est commode de faire un changement brusque: quintuple le coefficient de Ndeux:

5Ndeux + 3HdeuxO → 2NH3 + 3) NON

10 N 5N

6H 6H

3O 3O

Il nous reste donc à jouer avec les coefficients NH3 et NO de telle manière qu'ils ajoutent 10 azotes et équilibrent les atomes d'oxygène et d'hydrogène en même temps. Essayons ce score:

5Ndeux + 3HdeuxO → 5NH3 + 5NON

10 N 10 N

6 H 15H

3O 5O

Cependant, les hydrogènes semblent très déséquilibrés. Par conséquent, modifions à nouveau les coefficients:

5Ndeux + 3HdeuxO → 4NH3 + 6NON

10N 10N

6H 12H

3O 6O

Notez que maintenant le côté gauche a deux fois plus d'oxygène et d'hydrogène. À ce stade, il suffit alors de doubler le coefficient de HdeuxOU ALORS:

5Ndeux + 6HdeuxO → 4NH3 + 6NON

10 N 10N

12H 12H

6O 6O

Et l'équation est enfin équilibrée.

Les références

  1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
  2. Chimie organique. (s.f.). Équilibrer les équations chimiques par essais et erreurs | Exercices résolus. Récupéré de: quimica-organica.com
  3. Nissa Garcia. (2020). Équation chimique équilibrée: définition et exemples. Étude. Récupéré de: study.com
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 octobre 2019). Comment équilibrer les équations chimiques. Récupéré de: thinkco.com
  5. Guide d'étude. (11 mai 2019). Équilibrage d'essai des réactions chimiques. Exercices résolus. Récupéré de: quimicaencasa.com
  6. Université du Colorado Boulder. (2019). Équilibrage des équations chimiques. Récupéré de: phet.colorado.edu

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